烟气气氛对准东煤灰熔融特性影响的显微观察

准东煤田预测储量高,准东煤灰具有高硫,低硅铝,高碱/碱土金属等特点,实际燃用准东煤锅炉出现了严重的沾污、结渣现象,影响准东煤的大规模开发利用。烟气气氛(含有大量SO₂,SO3)可能影响高温下Na2SO4的生成/分解,从而影响煤灰的熔融过程。深入研究烟气气氛对准东煤灰熔融特性的影响,有助于加深对锅炉结渣过程的理解,为燃用准东煤锅炉结渣防控提供技术支持。为获得烟气气氛对准东煤灰熔融特性的影响规律,建立了单热电偶高温显微观察系统(SHTT),比较了还原性气氛、氧化性气氛、惰性气氛及模拟烟气气氛下准东煤灰的熔融特性。结果表明,建立的灰熔融温度测试方法精度较好,96.92%的灰样熔融温度与标准灰熔点仪测得的流动温度相比偏差在3%以内(≤40℃),最大偏差<50℃,测试偏差在煤灰熔融特性测试允许误差范围内。当碱酸比R<2.5时,气氛对灰熔融特性无显著影响;当R>2.5时,煤灰组分中Fe₂O₃质量分数较高,导致还原性气氛下灰熔点降低。烟气中SO₂对煤灰熔融温度的影响与煤灰组分相关,当R>2.5时,煤灰中碱/碱土金属及硫(AAEM/S)质量分数较高,烟气中SO₂会抑制煤灰中CaSO₄的分解,提升高温下煤灰中CaO质量分数,并减少长石,辉石等低熔点矿物的生成,进而提升煤灰熔融温度。烟气中SO₂是促进富含Na/Fe硫酸盐或硫化物超细颗粒生成及沉积的重要因素。     

胶泥对三种高熔点煤灰熔融特性的影响因素

煤炭作为我国主要的能源，在国民经济的发展中起着重要作用，为便于工业化操作，降低高灰熔点煤的温度是非常必要的。选择了熔点较低的胶泥，按一定的配比加入三种高熔点煤（大同煤、准东煤和长平煤）中，探究胶泥对高灰熔点煤灰熔融特性的影响。结果表明，胶泥可以降低三种高熔点煤的灰熔点，但三种煤灰熔融温度降低程度与胶泥的含量不呈线性关系。胶泥对三种煤灰熔融温度降低的效果呈现:大同>准东>长平；胶泥降低灰熔点主要因为胶泥中的碱性氧化物含量高，酸性氧化物含量低，易与氧结合，相反碱性离子的离子势低，降低多聚物的聚集，从而降低了灰熔点。      

燃用准东煤过程中碱/碱土金属迁移规律及锅炉结渣沾污研究进展

准东煤灰分含量低、着火温度低、燃尽性能优良,是优良的动力用煤,但准东煤灰中碱/碱土金属含量高,在燃烧过程中易挥发进入气相并冷凝在受热面上从而强化锅炉的沾污、结渣过程,要实现安全、高效、洁净燃用准东煤,需对准东煤燃烧过程中矿物尤其是碱/碱土金属转化特性和灰熔融特性进行研究。对准东煤中碱/碱土金属(AAEM)赋存形态及燃用过程中AAEM的迁移转化、煤灰熔融特性、准东煤结渣、沾污机理等研究进展进行了介绍,总结了锅炉结渣、沾污关键影响因素及目前常用的防控方法。由于实验样品和条件的差异,AAEM在煤燃烧过程中的释放、转化特性及其对灰熔融特性的影响尚未有一致结论;对于AAEM释放多采用热力学平衡计算,相应的动力学模型缺乏深入研究;由于燃烧试验台实验工况与实际锅炉烟气组分、热参数等存在一定差异,燃烧试验台获得的结渣、积灰特性能否反映真实锅炉情况有待验证;实际锅炉沉积样品分析面临锅炉工况调整困难、可重复性差等问题,需对锅炉实际结渣污特性进行深入研究;锅炉设计、掺烧、参数调整等方法仅能减轻准东煤结渣、沾污等问题,为实现准东煤的安全、高效、洁净利用,仍需更加深入的研究煤灰结渣、沾污机理。应加强灰化温度、气氛等对煤热转化中AAEM的释放和转化特性影响的系统研究,进一步开展AAEM在煤热转化过程中的释放、矿物转化动力学模型研究,同时,需针对温度、气氛、煤灰组分等对准东煤结渣、沾污的影响规律开展更加细致地研究,为结渣、沾污防控提供支持。     

煤和水煤浆炉内结渣积灰动态特性的研究

针对低熔点的神华煤和高熔点的水煤浆在炉内的结渣特性,采用灰污热流计,分别选择炉膛高温主燃区和炉膛较低温度的中上部作为模拟的结渣和积灰部位进行试验研究.主要通过灰污热流的动态变化、SEM,XRD和能谱分析揭示炉内沾污结渣特性和灰污热流变化规律.结果显示,在炉内高温区,神华煤比水煤浆的灰渣沉积率高,灰污热流衰减快,低熔点的复杂共熔体——钙长石 （Ca,Na）Si4Al4O8和较低熔点的赤铁矿是神华煤灰沾污结渣性强的关键因素;而在炉膛较低温度区域,神华煤的灰沉积率高于水煤浆,但灰污热流衰减却要慢.     

钠基助熔剂对灵石煤灰熔融特性温度的影响

探讨了用钠基助熔剂降低灵石煤灰熔融特性温度亦称灰熔点的作用机理,采用XRD测试技术对煤灰及其添加钠基助熔剂后在不同热处理条件下的矿物质组成进行了分析,揭示了造成灵石煤灰熔点高的主要原因,以及添加钠基助熔剂降低灰熔融特性温度的助熔机理。实验还通过向灵石煤中添加生物质,考察了利用生物质灰中钠和其它碱金属化合物降低灵石煤的灰熔融特性温度的效果。研究表明：灵石煤灰硅铝化合物含量较高,在1 100 ℃以上形成的莫来石是导致煤灰熔点较高的主要原因,添加钠基助熔剂可以破坏硅铝氧化物的网状结构形成低灰熔融特性温度的长石类化合物,使煤灰熔点得到有效降低。     

高灰熔点淮南煤用于TEXACO水煤浆加压气化初探

对高灰熔融性淮南煤进行了添加助熔剂与配煤降低灰熔点的研究，经研究表明，添加20％以上助熔剂CaO可把高灰熔融性淮南煤灰熔点降至l360℃左右；配煤可以显著降低高灰熔融性煤的灰熔点，配合煤灰熔点变化是非加和性的。一般在淮南煤中掺配70％C、A、D等低灰熔点煤可使煤灰熔点降至德士古气化液态排渣操作温度l380℃．煤中灰成分对灰熔点有很大影响，配煤的灰成分具有加和性。     

燃用低熔点煤对链条锅炉结渣、结灰的影响及防治

分析低熔点煤的熔融性对锅炉工作的影响,以及结渣、结灰的成因,提出合理的防治措施。     

准东煤掺烧油页岩试验研究

准东煤由于其高碱金属含量、高水分、易结焦等特性极大地限制了该煤种在电厂的使用,煤灰成分中高碱金属含量是造成锅炉结渣、沾污的最主要原因。油页岩由于硅、铝含量较高,其熔融特性温度较高。本文通过对准东煤、油页岩及其混煤的煤质特性、灰成分以及灰熔融特性进行试验分析,比较不同掺配比例混合燃料的沾污特性;并采用热重分析方法对其混合燃烧特性TG/DTG曲线对比分析,确定两者的最佳配比。然后结合现场掺烧试验,验证锅炉对掺配煤种的适应性。试验结果表明,利用油页岩中的高硅、铝成分可以提高准东煤的灰熔点,试验证实在准东煤中掺配15%的油页岩可以很好地解决锅炉结焦问题,从而为准东煤作为电厂的动力用煤开辟了新的应用前景。     

配煤降低陕北煤灰熔点研究

配煤是降低高灰熔融性煤灰熔点的有效手段之一。本文选用低灰熔点的神木西沟煤(A煤样)按一定比例与高灰熔点的延安车村二号矿煤(B煤样)和神木永兴沟煤(C煤样)相配,研究了配煤对煤灰熔融特性的影响,利用X射线衍射(XRD)和电镜扫描(SEM)考察了配煤煤灰中矿物种类及外貌的变化。试验结果表明,A煤样分别在B煤样和C煤样中添加60%和10%时可以使配煤的软化温度(ST)1350℃,满足气化炉液态排渣的要求;配煤灰熔点的改变不是两种单煤灰熔点简单的加和而是非线性的。     

煤灰中矿物组成分析

Texaco气化技术是目前世界开发最成功的一种煤气化技术。由于Texaco气化炉要求煤灰熔融温度低于1350℃，而高灰熔点煤不能直接用于液态排渣的Texaco气化炉，本文通过研究煤灰中的矿物组成，来寻找通过工艺调节降低煤灰熔融性温度的方法。     

煤的干基灰分测量不确定度的评定与分析

依据GB/T 212-2008《煤的工业分析方法》对煤的干基灰分进行测定,基于JJF 1059-1999《测量不确定度评定与表示》对影响煤的干基灰分测量不确定度的各分量进行分析,并对各分量的标准不确定度进行计算和合成.通过比较各分量的标准不确定度,得出了影响干基灰分测量不确定度的主要因素.     

灰化温度对准东煤灰组分分析的影响

采用等离子低温灰化法和国标缓慢灰化法,在灰化终温T200,500和815℃下,分别制备了3种准东煤的灰样,使用XRF,TG-DSC和XRD分析比较了灰化温度对灰组分分析的影响。实验发现,准东煤中Al,Si,Ti等在灰化过程中基本无释放,Na/Ca/Mg在500℃时有少量释放,在815℃时大量释放。中温灰与低温灰的矿物组分相似,主要区别是低温灰中的高岭石在中温灰中转变成了偏高岭石。低温灰中仍有部分未充分氧化的有机质。而高温灰与中、低温灰相比有明显差异。准东煤灰成分分析不宜采用现有国标中的缓慢灰化方法,而应使用等离子低温灰化法或者采用灰化终温不超过500℃的缓慢灰化法。     

固体生物质燃料灰成分测定方法的研究

基于固体生物质燃料灰成分组成与煤灰成分相类似的特点,参照国家标准GB/T 1574并结合欧盟标准DD CEN/TS 15290,提出固体生物质燃料灰成分测定的试验方案,对选择的测定方法进行了可行性和精密度评估,为制定固体生物质燃料灰成分测定的国家标准作技术准备工作。     

助熔剂对皖北刘桥二矿煤灰熔融特性的影响

研究了钙基、镁基和铁基等3种助熔剂对皖北刘桥二矿煤（AQ）灰熔融特性的影响,在添加助熔剂前后在氢气和氮气的混合气氛下对AQ煤灰进行不同温度的热处理,对矿物组成进行了XRD分析。结果表明：导致AQ煤灰熔融温度高的主要原因是1 000 ℃以上形成的莫来石引起的;加入钙基、镁基和铁基等助熔剂均可以降低AQ煤灰的熔融温度,当钙基助熔剂的添加量达到6.2%时(以煤基计),或镁基助熔剂的添加量达到2.8%时,或铁基助熔剂的添加量达到5.6%时,均可使AQ的煤灰流动温度降到1 350 ℃以下,满足Shell气化炉的液态排渣要求;在高温下助熔剂与煤灰中其他铝硅酸盐矿物发生反应,生成低温共熔化合物,从而使煤灰熔融温度明显下降。     

O2/CO2气氛下高温煤灰热行为及其矿物相转化规律

对2种典型的煤样分别在空气和O2/CO2气氛下制取高温灰,并对此高温灰在不同气氛下的热行为及其在高温下矿物相的转化特性进行了研究。结果显示,煤粉在不同气氛下得到的高温灰,其化学成分随着气氛的变化略有不同。O2/CO2气氛下获得的高温灰,煤灰中一些含钙矿物元素易于发生碳酸化,形成较多的碳酸钙等碳酸盐。对于钙铁矿物含量较高的神府煤,在O2/CO2气氛下形成的煤灰高温下的蒸发熔融吸热较少;而在空气气氛下,在950 ℃的较低温度下便形成钙黄长石等易形成含钙低温共熔混合物的矿物相,其熔融行为在较低温度下发生。对于硅铝含量较高的西阳村煤,O2/CO2气氛下形成的煤灰高温下的蒸发熔融吸热也较少,但气氛的改变不会影响高温下矿物相的形成。O2/CO2气氛可以明显的抑制钙矿物含量极高煤灰的熔融结渣行为。     

新疆主要煤区煤矸石的特征研究及其利用建议

以新疆主要煤区煤矸石为研究对象,结合GB 20072-87散装矿产品取样制样通则、GB/T1574-2007煤灰成分分析方法、ICP、XRD、XRD的K值法、GB/T 212-2008煤的工业分析方法对新疆主要煤区煤矸石特征进行了详细的分析,给出了新疆煤矸石中常量组成、微量元素、固定碳含量、热值以及物相组成及含量等信息。根据不同矿区煤矸石的特征进行了分类,分析后找到了针对新疆主要煤区煤矸石可行的资源化利用建议：硫磺沟煤矿、五彩湾煤矿、伊宁县喀拉亚尕奇乡煤矿煤矸石可用作生产建材、开发其中的某些稀土元素;哈密三道岭1矿、2矿、露天矿以及伊宁县达达木图乡煤矿煤矸石可用作燃料;五彩湾煤矿煤矸石还可用于改良土壤。     

添加剂对无烟煤灰熔点和成浆性能的影响

为降低无烟煤的灰熔点,弄清助熔剂的助熔机理及其对无烟煤成浆性能的影响,通过在灰分为8.33%,12.67%,16.72%,19.53%,23.41%的无烟煤中添加CaCO3,Fe2O3,Na2CO3和煤泥为助熔剂制备水煤浆,研究了助熔剂对无烟煤的灰熔点(流动温度)的影响,以及助熔剂的作用机理和助熔剂对无烟煤成浆性能的影响。结果表明,无烟煤中添加10%煤泥,0.5%Na2CO3,5%CaCO3,1.5%Fe2O3,形成了助熔矿物质钙长石和钠长石以及低温共熔物铁橄榄石和铁尖晶石,减少莫来石的生成,使无烟煤的灰熔点从1 500 ℃以上降低到（1 340±5)℃,并且研究表明助熔剂对无烟煤的成浆性能基本没有影响。